Síntesis del hidróxido de níquel (II) con disolución multicomponente de la lixiviación de sulfuro de la tecnología Caron

Nickel hydroxide (II) synthesis with sulfide leaching multi-element solution from Caron technology

Se determinaron las condiciones más favorables para la síntesis de hidróxido de níquel (II) por precipitación química a partir de la disolución lixiviada del sulfuro de níquel de la tecnología Caron. La disolución lixiviada de fuerza iónica igual a 4,6 mol·$L^{-1}$​ fue tratada con hidróxidos de amonio y sodio.Se calcularon las propiedades termodinámicas como entalpía, entropía y energía libre y se construyeron diagramas de zona de predominancia. Se demostró la conveniencia de realizar el proceso a 303 K, pH entre 11 y 13 y concentración de amoníaco de 0,5a 1,0 mol·$L^{-1}$​. En estas condiciones fueron obtenidas altas eficiencias de precipitación de los cationes metálicos de la disolución inicial. El sólido precipitado se caracterizó mediante espectrometría de absorción atómica y difracción de rayos X. Se obtuvo un beta-hidróxido de níquel (II) con la siguiente composición química: 58,5 ≤ Ni ≤ 59,1%,1,7 ≤ Co ≤ 2,1%, 0,5 ≤ Fe ≤ 0,6%, Cu, Zn, Mny Mg ≤ 0,2%.

INTRODUCCIÓN

La demanda de hidróxido de níquel (II) como precursor del óxido para baterías recargables es cada vez mayor, esto por el incremento del uso de vehículos eléctricos e híbridos que reducen el consumo de combustible fósil y la emisión de gases perjudiciales al medio ambiente [1].

El hidróxido de níquel (II) se caracteriza por tener contenidos de níquel superiores a 55% y bajos porcentajes de impurezas aniónicas. Sus polimorfos fundamentales son: la fase α-Ni(OH)₂, caracterizada por su alto grado de hidratación y la fase β-Ni(OH)₂ que es la más estable. Por tal razón, esta última se utiliza en mayor medida para la producción de baterías recargables comerciales [2-4].

Generalmente este hidróxido se obtiene por precipitación química cuando reacciona una sal de níquel en disolución acuosa con una base. Se prefieren hidróxidos de sodio y amonio para lograr un producto que cumpla los requerimientos necesarios en las baterías [5]. El empleo de una disolución del ion amonio es importante para favorecer el proceso de precipitación, ya que reduce la velocidad de formación del hidróxido de níquel (II) y garantiza un mejor control de la distribución de tamaños y la forma de las partículas. No obstante, un contenido excesivo de amonio en la disolución puede disminuir el rendimiento del proceso de precipitación debido al incremento de la concentración de iones complejos solubles del tipo [Ni(NHn]²⁺ [6].

El mecanismo general de reacción para la síntesis del hidróxido de níquel (II) con hidróxidos de amonio y sodio se basa en dos etapas: la formación del catión complejo amoniacal y la precipitación del hidróxido de níquel [7].